西瓜籽油提取工艺优化及稳定性研究

张文文， 杨敬辉， 吴琴燕， 马志虎， 庄义庆

(江苏丘陵地区镇江农业科学研究所，江苏 句容 212400)

西瓜籽为西瓜种仁，可以食用或药用，由壳和仁构成，是深受人们喜欢的休闲食品。西瓜籽中含有丰富的蛋白质、脂肪酸、B族维生素、钙、镁、钾、铁和硒等营养元素［1-3］。研究表明西瓜籽的油脂含量达到28.04%［4］，经GC-MS分析，其中含有油酸、亚油酸和亚麻酸3种不饱和脂肪酸［5］，营养价值高。医学研究表明，不饱和脂肪酸可降低高密度脂蛋白血清胆固醇，预防心脏病、高血压的发生［6］;亚油酸可以转化成“脑黄金(DHA)”，有利于胎儿大脑的发育。

本研究拟运用响应面分析法优化西瓜籽油的提取工艺条件，旨在探求西瓜籽油的最优提取工艺条件，为西瓜籽油的深入研究及产业化开发提供理论依据。同时采用气-质联用方法分析西瓜籽油的主要成分及其含量，并探讨光照、金属离子、温度和pH值对西瓜籽油脂稳定性的影响，为西瓜籽油的加工贮藏提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

市售西瓜籽，洗净经50℃热风干燥后，超微粉碎装袋密封置于冰箱。

1.2 仪器和试剂

752型紫外可见分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司生产);冷藏柜(格林电器);HX6001T电子天平(慈溪市天东衡器厂生产);pHS-2C精密酸度计(上海雷磁仪器厂生产);SHZ-III(D)循环水真空泵(上海亚荣生化仪器厂生产);RE5203旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂生产);FZ102植物粉碎机(天津市泰斯仪器有限公司生产);GL21M1低温离心机(湖南凯达);XO-3200DT超声波清洗机(南京先欧仪器有限公司生产);GC-MS联用仪(岛津GCMSQP2010S)。

无水乙醚、正己烷、石油醚(沸程60～90℃)为分析纯。

1.3 研究方法

1.3.1 西瓜籽油提取率计算方法 西瓜籽油提取率=西瓜籽油质量/西瓜籽质量×100%。

1.3.2 西瓜籽油的提取方法 称取烘干粉碎的带壳西瓜籽粉20.0 g，置于500 ml离心瓶内，以一定比例加入不同提取溶剂，在选定的温度、功率、时间条件下，进行超声辅助提取，超声后静止24 h，离心处理，离心转速5 000 r/min，时间30 min，分离得到上清液，残渣弃去。上清液抽滤后取滤液进行旋转蒸发，浓缩得到纯西瓜籽油。

1.3.3 不同工艺参数比较 采用单因素试验方法，分别比较了不同提取溶剂(正己烷、石油醚、乙醚)、不同料液比(1∶5、1∶10、1∶15、1∶20，质量体积比)、不同提取时间(10 min、20 min、30 min、40 min、60 min、80 min)、不同超声功率(100 W、125 W、175 W、200 W、250 W)对西瓜籽油提取率的影响，以确定最优提取溶剂、料液比、提取时间和超声功率。

1.3.4 响应面法优化西瓜籽油提取

1.3.4.1 响应面设计因素水平的选取 根据Box-Beknhen中心组合试验设计原理，选取提取溶剂、超声提取时间、料液比3个影响因素，采用响应面设计方法，设计3因素3水平试验，考察各因素对西瓜籽油提取率的影响。

1.3.4.2 响应面分析结果及最佳工艺参数验证 在超声功率250 W、温度35℃条件下，超声辅助提取后静止24 h。对提取溶剂A、超声提取时间B、料液比C作如下变换:X1=C，X2=(A －40)/10，X3=(B －15)/5。以 X1、X2、X3为自变量，以西瓜籽油提取率为响应值(Y)。

1.3.5 GC-MS分析 FID检测器温度:250℃;进样口温度:250℃;分流比:3∶1;进样量:1 μl;载气:高纯氦气;流速:1 ml/min。

质谱条件:EI离子源;电子能量:70 ev;离子源温度:200℃;分流模式进样，扫描范围40～600 amu，溶剂延迟时间5 min。

1.3.6 西瓜籽油波长测定 用制取的西瓜籽油作为标准，在200～1 000 nm范围内开始每10 nm检测1次透光率，在检测出的最小透光率附近每隔1 nm检测1次，确定最小透光率，即为西瓜籽油的最大吸收波长。通过透光率检测，西瓜籽油在570 nm时的透光率为0，即西瓜籽油的最大吸收波长为570 nm。

1.3.7 不同处理对西瓜籽油稳定性的影响 采用单因素试验的方法，分别比较光照时间(日光照射0 h、5 h、10 h、20 h、30 h)、金属离子(分别加入0.1%、0.2%、0.4%、0.8%的氯化钾溶液)、加热破坏(置于100℃恒温槽中0 h、5 h、10 h、20 h、30 h)、酸碱处理(分别置于 pH 为2、4、6、8、10 的缓冲液中处理40 min)对西瓜籽油稳定性的影响，每组处理后，统一检测西瓜籽油在570 nm处的透光率。

2 结果与分析

2.1 西瓜籽油提取工艺

在正己烷、石油醚、乙醚不同提取溶剂条件下，西瓜籽油提取率分别为 20.59%、22.53%、18.06%;在1∶5、1∶10、1∶15、1∶20不同料液比条件下，提取率分别为20.69%、23.07%、23.67%、23.76%;在 20 min、30 min、40 min、60 min、80 min不同提取时间条件下，提取率分别为21.23%、22.68%、24.98%、25.16%、25.34%;在 100 W、125 W、175 W、200 W、250 W不同超声功率条件下，提取率分别为19.96% 、21.02% 、23.56% 、24.65% 、24.95% 。

从单因素试验结果可知，石油醚提取率最高，正己烷次之，乙醚最低。当超声提取时间为40 min时，西瓜籽油提取率接近最高，随后变化不明显。当料液比为1∶15(g/ml)时，西瓜籽油提取率接近最高，随之变化缓慢，原因是随着固液浓度差的增大，分子扩散速度提高，溶剂达到一定量时，提取一定时间后，西瓜籽油在物料与提取液中的浓度达到一个动态平衡状态，增势趋于平缓。为减少溶剂和时间，选择提取时间为40 min，料液比1∶15(g/ml)。超声功率大时，可加快物料内部温度的升高与压力的增大，引起细胞破裂，提高油脂提取率，在条件允许的情况下，尽量选择最大超声功率。

经 SAS软件分析得 X1，X2，X12和X22项与Y极显著性相关，其中复相关系数=0.973 8，表明97.93%的提取率变化来源于所选变量，变异系数CV为3.47%，回归方程为:Y1=27.47+1.61X1+1.64X2+0.71X3－4.70X12－0.18X1X2－0.02X1X3－2.71X22－0.56X2X3－1.03X32。试验稳定性好，该回归方程可信度较高。西瓜籽油提取率的理论预测值为28.23%，此时 X2与 X3对应的编码值分别为 0.279 5、0.278 8。进而分析得出提取西瓜籽油的最佳工艺理论值为:石油醚、42.5 min、1∶16.4。结合实际操作的合理性，将最佳工艺理论预测值调整为:石油醚提取时间43 min、料液比1∶16.5(质量体积比)，验证在此条件下西瓜籽油的提取率，结果为28.54%。可见，经响应曲面法优化所得的西瓜籽油提取工艺参数具有实际应用价值。

2.2 西瓜籽油成分

由GC-MS分析结果可知，西瓜籽油的主要成分有2，4-癸二烯醛、诱烯醇、油酸、软脂酸、硬脂酸等。不饱和醛类具有食品的香气特征［7］，由于西瓜籽油中含有丰富的不饱和脂肪酸和醛类物质，目前已有报道将西瓜籽油应用于护肤品和保健品行业。

2.3 不同处理对西瓜籽油稳定性的影响

由试验结果可知，光照和高温处理对西瓜籽油稳定性均有显著影响，光照10 h时，西瓜籽油的透光率开始明显加大;加热5 h时，透光率明显加大。随着光照和高温处理时间的延长，西瓜籽油的透光率逐渐增大，其中高温处理对西瓜籽油稳定性影响最大。钾离子对西瓜籽油稳定性的影响不大，原因可能是钾离子不与西瓜籽油发生反应或络合［8-9］。pH值对西瓜籽油稳定性具有一定的影响，西瓜籽油在酸性环境下较稳定，在碱性环境下稳定性差。因此西瓜籽油应在避光、低温、偏酸性的条件下进行保存。

［1］江苏新医学院.中药大辞典(上、下册)［M］.上海:上海人民出版社，1977.

［2］董有利.西瓜籽机械开口方法研究［D］.无锡:江南大学，2008.

［3］RAKHIMOV M M，ÉRMATOV A M，ALIEV T A.Incestination of the protein composition of the seeds of Citrullus vulgaris［J］.Chemistry of Natural Compounds，1995，31(3):357-360.

［4］张文文，曹 盛，陆 宁.响应面法优化西瓜籽油的提取工艺研究［J］.食品工业科技，2011(7):304-307.

［5］张文文，陆 宁.生熟西瓜籽挥发性成分分析研究［J］.农产品加工学刊，2010，214(7):45-50.

［6］刘祥义，付 惠，陈玉惠.元宝枫油理化特性及脂肪酸组成研究［J］.中国油脂，2008，28(3):66-67.

［7］贾春晓，毛多斌，孙晓丽，等.南瓜籽烘烤前后化学成分的分析［J］.化学研究与应用，2007，19(12):1388-1393.

［8］高 玲，赵文彬，陈韩英.薰衣草挥发油稳定性的研究［J］.海峡药学，2011，23(3):45-48.

［9］郭守军，杨永利，罗建华.番石榴籽油稳定性研究［J］.食品与机械，2012，28(5):175-178.